夏店煤礦北翼采區通風系統優化改造研究

王永紅

（山西潞安礦業集團慈林山煤業有限公司夏店煤礦，山西 襄垣 046200）

0 引言

礦井通風系統優化改造可分為兩個類型：一是對通風網絡進行優化改造，實現通風系統降阻，提高礦井有效風量率；二是對通風動力進行改造，結合通風網絡優化改造，滿足礦井安全生產、通風可靠[1]。夏店煤礦隨著采區銜接帶來的通風系統調整，即隨著北翼采區的開拓和回采，將面臨北翼采區、三二采區和目前的三一采區同時存在的情況，按目前的通風系統將不能滿足以上開拓和回采需要。

本文在對礦井通風阻力測定數據進行分析整理和進行相關計算的基礎上[2]，應用夏店煤礦礦井通風管理信息系統軟件，進行了通風系統現狀分析。對現有通風系統進行分析，對可能進行的北翼采區通風系統各種優化改造方案進行了比較，最終得出了最優方案。

礦井通風管理信息系統是具有實時仿真功能的專業化通風軟件[3]，通過建立數學模型進行復雜的通風網絡調節，具有通風日常管理和控風決策的功能[4]。

2 礦井阻力分布分析

利用夏店煤礦礦井通風管理信息系統軟件，對東風井和西風井的最大阻力路線進行分析，對于東風井而言，進風區段所占阻力分別為28.8%，而用風區段所占阻力只有2%，用風區阻力占比較小，原因是準備階段，沒有生產；回風區段所占阻力為69.2%，回風區阻力2351Pa，回風區阻力太大，原因是回風巷道斷面面積小，路線長，約為6000m，所以降低回風段阻力是通風系統改造首要考慮的問題。

對于西風井而言，進風區段所占阻力分別為44.3%，而用風區段所占阻力只有7.3%，回風區段所占阻力為48.4%。總體來看，比例較合理，但是回風區阻力1063.9Pa中，西風井井筒阻力占829.7Pa，是造成回風區阻力較大的主要原因。

礦井阻力分布圖如圖1所示，圖中數據單位為Pa。

圖1 礦井阻力分布圖

3 礦井通風系統改造方案仿真

3.1 方案一：東風井負擔北翼采區，擴巷，新掘并聯回風巷

1）系統布置。北翼采區通風方式，兩進一回，北翼軌道巷、北翼皮帶巷進風，北翼回風巷回風，工作面采用U型通風方式通風。增加相應的調節設施、拆除北翼專回調節、三五采區軌道平巷、皮帶平巷、回風平巷進行擴巷（至少兩條回風巷斷面面積15m2以上）、新掘一條東風井上部并聯回風巷（斷面面積＞12m2）。

2）方案仿真分析。根據以上采掘布置，進行通風系統調整后仿真[5]。東風井總回風量為10310m3/min，通風阻力為3630Pa，入風井口至東風井下山底消耗阻力為2710Pa，東風井總回風巷阻力920Pa。最大阻力路線在北翼采區。

如風機能達到運行工況：Q=10800m3/min，h=3630Pa，則該方案可行；

由圖1和圖2可知，當蔗糖添加量達到6%時，黃精酸奶的酸度、感官品質和質構都呈現較好的趨勢，則確定蔗糖的適宜添加量為6%，且黃精酸奶的稠度和堅實度測量值與感官評分具有較好的相關性。

如目前風機不能達到該工況，則需要更換相應的風機，方案也可行。

3.2 方案二：東風井負擔北翼采區，擴巷，三二采區由西風井負擔

1）系統布置。在方案一基礎之上調整三二采區通風系統，由西風井負擔，密閉3116工面以減少三一采區用風，啟用北翼回風大巷作為北翼采區進風巷。

2）方案仿真分析。根據以上采掘布置，以滿足以上采掘生產要求，進行通風系統調整后仿真[6]。東風井總回風量為8240m3/min，通風阻力為2870Pa，入風井口至東風井下山底消耗阻力為2300Pa，東風井總回風巷阻力570Pa。最大阻力路線在北翼采區。

如風機能達到運行工況：Q=8520m3/min，h=2870Pa，則該方案可行；

如目前風機不能達到該工況，則需要更換相應的風機，方案也可行。

3.3 方案三：東風井負擔北翼采區，關閉三二采區，調整東風井風機葉片運行角度

1）系統布置。在方案一基礎之上關閉三二采區，密閉3116工作面以減少三一采區用風，啟用北翼回風大巷為進風巷，北翼通風方式為兩進一回。

通過方案分析，并結合實際情況，選擇實施方案三。

4 礦井通風系統改造具體實施

根據對以上三個方案的模擬結果，結合實際情況并反復論證后形成了以下分階段的改造措施。

1）第一階段：調整三五采區軌道平巷、皮帶平巷為回風巷。仿真結果是北翼風量凈增加630m3/min，達到 4030m3/min；東風井負壓降低350Pa，為 3050Pa，東風井總風量為 6350m3/min，增加650m3/min。

2）第二階段：啟用東風井2#專回，并擴巷至斷面面積大于15m2。北翼風量再凈增加540m3/min，達到4570m3/min；東風井負壓再降低490Pa至2560Pa，總風量增加為7010m3/min，再增加660 m3/min。工作面風量能夠達到2180m3/min，并能滿足一個掘進面的配風1800m3/min，北翼采區在此階段將不能滿足采掘要求。

3）第三階段：擴大三五采區皮帶平巷斷面面積大于15m2，長度約為1270m。同第二階段相比，北翼風量再凈增加100m3/min，達到4670m3/min，東風井負壓再降低40Pa至2520Pa，總風量增加為7060m3/min，系統變化較小。北翼風量能夠滿足一采一掘，采煤工作面2230m3/min，掘進面配風1800m3/min。

4）第四階段：新掘東風井并聯總回。新掘東風井并聯回風巷約350m，東風井負擔北翼回風量為5110m3/min；同第二階段相比，北翼采區總風量再增加440m3/min。東風井總回風量為7570m3/min，通風阻力為2090Pa，通風阻力再降低430Pa；采煤工作面配風能達到2440m3/min，北翼總風量能滿足一個掘進工作面1800m3/min。

此次東風井總阻力較小，減小掘進工作面用風量，增加工作面用風量，能夠實現。

圖2 第六階段實施完畢后仿真系統圖

5）第五階段：改變北翼回風大巷作為北翼采區進風巷，封閉三二采區。東風井負擔北翼回風量為6490m3/min；東風井總回風量為7290m3/min，通風阻力為2340Pa；北翼總風量6490m3/min；北翼采區工作面配風能達到2890m3/min。能滿足兩個掘進1600m3/min和800m3/min的供風要求。

6）第六階段：東風井全部負擔北翼采區。調整東風井風機葉片運行角度為6°。風井負擔北翼回風量為6750m3/min；東風井總回風量為7530m3/min，通風阻力為2480Pa；北翼總風量6770m3/min；工作面配風3080m3/min。能滿足兩個掘進1600m3/min和800m3/min供風要求。

通過以上六個階段的施工實施，北翼采區能夠滿足生產需要，即采煤工作面風量達到3000m3/min，兩個掘進工作面滿足1600m3/min和800m3/min風量要求。

5 結 論

1）利用通風管理信息系統對夏店煤礦進行了通風系統分析，為通風系統優化改造提供了依據。

2）對通風系統可能進行的改造方案進行了比較分析，選擇了東風井負擔北翼采區，關閉三二采區，調整東風井風機葉片運行角度的方案。

3）提出了夏店煤礦通風系統北翼采區六個階段的改造措施，最終實現了北翼采區生產需要，即采煤工作面風量達到3000 m3/min，兩個掘進工作面滿足1600 m3/min和800 m3/min風量要求。